DE2337725C2

DE2337725C2 - Mehrgang-Nabe mit Rücktritt-Bremseinrichtung

Info

Publication number: DE2337725C2
Application number: DE2337725A
Authority: DE
Inventors: Ewald 8722 Grafenrheinfeld Eisend; Josef 8720 Schweinfurt Flösser; Erich 8720 Schweinfurt Hild; Reinhard 8721 Schwebheim Kessler; Karlheinz 8728 Haßfurt Löffler; Karl-Heinz 8720 Schweinfurt Schmidt; Horst Schulz; Werner 8731 Oerlenbach Steuer
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1973-07-25
Filing date: 1973-07-25
Publication date: 1983-01-05
Also published as: JPS5640071B2; DE2337725A1; US3937309A; JPS5043361A; GB1468949A

Description

4 Mehrgang-Nabe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. daß die Schrägflächen (320a. 520a. 820a. 920a;an der zweiten verschiebbaren Eingriffszone (an 306, 506,806,906) vorgesehen sind(F i g. 11.13.16.17).

5 Mehrgang-Nabe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- so net, daß die Schrägflächen (18a;, wie an sich bekannt.

in Umfangsrichtung von der Längsmittelebene aus gesehen, in Bremsrichtung vorgesehen sind (vgl.

6 Mehrgang-Nabe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Schrägflächen (18a;. in Umfangsrichtung von der Längsmittelebene aus gesehen, in Antnebsrichtung vorgesehen sind (vgl. F i g. 1 bis 3)

7 Mehrgang-Nabe nach einem oder mehreren der W

vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die unverschiebbare Eingriff zone (an 17,18), wie an sich bekannt, an einem Teil (7) des Pia letengetriebes (6 bis 10) vorgesehen ist (F 1 g.

Vm. ' ■ \

\ Mehrgang-Nabe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß wie an sich bekannt, die erste verschiebbare Eingriffszone (an 13) an einer zwischen Antreiber (1) und Planetengetriebe (6 bis 10) sich erstreckenden Kupplungsbuchse (11) vorgesehen ist (F ι g. 1.4.5)

9 Mehrgang-Nabe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite verschiebbare Eingriffszone (an 19) wie an sich bekannt, an einem Teil (6) des Planetengetriebes (6 bis 10), aber unabhängig von der unverschiebbaren Eingriffszone (an 17, 18), vorgesehen ist (F ig. 1,6,7)·

10 Mehrgang-Nabe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die unverschiebbare Eingnffszone (an 17, 18) und die zweite verschiebbare Eingnffszone (an 19) axial unmittelbai aneinandergrenzen und der Verschiebeweg der zweiten Eingnffszone (an 19) aus der Ruhelage gleich oder größer als die Länge der ersten verschiebbaren Eingnffszone (an 13) ist (Fig. 1.4,5,6,7).

11 Mehrgang-Nabe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn-,-jj-hn»« »<aß axial zwischen der unverschiebbaren Eingriffszone (an 17,18) und der zweiten verschiebbaren Eingnffszone (an 19) ein Abstand vorgesehen ist, der kleiner als die Länge der ersten verschiebbaren Eingriffszone (an 13) ist, und daß dieser Abstand zuzüglich dessen möglichen Verschiebeweges der zweiten Eingriffs» me (an 19) aus der Ruhestellung gleich oder größer als die Länge der ersten verschiebbaren Eingriffszone (an 13) ist (vgl. Fi g. 1

^IS12 Mehrgang-Nabe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägflächen (18a; an den jeweiligen Eingnffszonen (an 17, 18) in bezug auf ihre Längsmittelebenen symmetnsch sind (vgl. Fig. lbis3.8:Fig.9.10.11:14.16).

13 Mehrgang-Nabe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägflächen (*Ua. 713a. 913a; an der ersten verschiebbaren Eingriflszone (an 413.713, 913) symmetrisch zu einer zu;· Nabenachse (3) senkrechten Ebene angeordnet sind (F 1 g. 12.15.17).

14 Mehrgang-Nabe nach einem oder mthreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägflächen (518a. 520a; an jeweils zwei sich ergänzenden Eingnffszonen (an 507 520) in bezug auf bestimmte, senkrecht zur Nabenachse (3) liegende Ebenen bei bestimmter relativer Winkelstellung zueinander symmetrisch angeordnet sind (F i g. 13).

Die Erfindung betrifft eine Mehrgang-Nabe mit Rücktritt-Bremseinrichtung nach dem Oberbegriff des

Patentanspruches 1.

Bei Mehrgangübersetzungsnaben. bei denen durch Schaltkupplungen verschiedene Getriebeteile zwecks Gangumschaltung mit dem Antreiber verbunden werden können, ist es bekannt, zwischen zwei Schaltstellungen für diese Kupplungsmittel eine Leerlaufstellung vorzusehen, da die Kupplungsmittel ohne Schlupf arbeiten nnd damit ein gleichzeitiger Eingriff in verschiedenen Schaltstellungen vermieden werden mulS. Es hat sich nun gezeigt, daß dabei unter Umständen die Kupplungsmittel in der Leerlaufstellung festgehalten

werden können, wodurch dann die Nabe nicht bremsfähig ist.

Zur Vermeidung dieses Nachteiles sind verschiedene Lösungen bekanntgeworden, die durch ein zusätzliches Klinkenpaar auf dem Antreiber die Bremsbewegung auf jeden Fall unter Umgehung der Kupplungsmittel, bei denen eine Leerlaufstellung auftreten kann (Dt-AS 14 25 839, DE-OS 19 46871), über das Hohlrad des Planetengetriebes leiten. Diese Lösungen sind im Aufbau umständlich, da eine Ausrückeinrichtung für die zu -iffF^ihercden Schaltmittel in der Gangstellung notwendig ist, in der diese Schaltmittel eine Verbindung zwischen Antreiber und Planetenradträger, d. h_n einem anderen Teil des Getriebes, herstellen, über das nicht unmittelbar de Bremskräfte geleitet werden.

Es wurde ferner bei einer Mehrgang-Nabe vorgeschlagen, die Kupplungsmittel zwischen Antreiber und Getriebe in der Leerlaufstellung instabil auszubilden, d. h, daß diese Kupplungsmittel immer und ohne Einwirkung von außen in eine Schaltstellung einfallen. Bei dieser Lösung sind eine Haupt- und eine Hilfskupplung vorgesehen (DE-AS 22 09 535).

Der Erfindung liegt u. a. nun die Aufgabe zugrunde, mit möglichst geringem Bauaufwand bei ein^r Mehrgang-Nabe eine ständige Bremsbereitschaft völlig unabhängig von der jeweiligen Schaltstellung zu erreichen.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Schrägflächen an den Eingriffszonen sich nur über einen Teil der axialen Länge mindestens einer Eingriffszone erstrecken, wie an sich bekannt eine zweite, gegen die Rückstellkraft einer Druckfeder verschiebbare Eingriffszone vorgesehen ist und die Eingriffszone größer ist als der axiale Abstand einer unverschiebbaren Eingriffszone von der zweiten verschiebbaren Eingriffszone im Ruhezustand. Durch diese Ausgestaltung der Mehrgang-Nabe kann insbesondere eine ständige Bremsbereitschaft erreicht werden, was hinsichtlich der Fahrsicherheit von besonderer Bedeutung ist.

Ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung hinsichtlich eines geringen Bauaufwandes besteht darin, daß die Schrägflächen an der ersten verschiebbaren Eingriffszone angeordnet sind.

Dabei ist es möglich, daß diese Schrägflächen an der unverschiebbaren F.ingriffszone vorgesehen sind.

Ebenso ist es denkbar, daß die Schrägflächen an der zweiten verschiebbaren Eingriffszone vorgesehen sind.

Für eine zuverlässige Betriebsweise ist es zweckmäßig, wenn die Schrägflächen in Umfangsrichtung von so der Längsmittelebene aus gesehen in Bremsrichtung vorgesehen sind.

Es ist aber ebenso gut möglich, daß die Schrägflächen in Umfangsrichtung von der Längsmittelebene aus gesehen in Antrietsrichtung vorgesehen sind.

Eine gedrängte Bauform läßt sich dadurch erzielen, daß die unverschiebbare Eingriffszone, wie an sich bekannt, an einem Teil des Plane'.engetriebes vorgesehen ist.

Ebenso ist es möglich, daß die erste verschiebbare Eingriffszone an einer zwischen Antreiber und Planetengetriebe sich erstreckenden Kupplungshülse vorgesehen ist.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die zweite verschiebbare Eingriffszone an einem Teil des Planetengetriebes, aber untbhängig von der unverschiebbaren Eingriffszone, vorgesehen ist.

Dabei besteht ein weiteres zweckmäßiges Merkmal der Erfindung darin, daß die unverschiebbere und die zweite verschiebbare Eingriffszor.e axial unmittelbar aneinandergrenzeu und dt: '•'erschi.ⁱ''cwt'g der zweitsn Eingriffszone aus der Ruhelage gleich oder größer als die Länge der ersten verschiebbaren Eingriffszone ist.

Die Erfindung sieht in vorteilhafter Weise vor, daß axial zwischen der unverschiebbaren und der zweiten verschiebbaren Eingriffszone ein Abst^id vorgesehen ist, der kleiner ist als die Länge der ersten verschiebbaren Eingriffszone und daß dieser Abstand zuzüglich des möglichen Verschiebeweges der zweiten Eingriffszone aus der Ruhelage gleich oder größer als die Länge der ersten verschiebbaren Eingriffszone ist

Für den Betrieb der erfindungsgemäßen Mehrgang-Nabe kann es günstig sein, wenn die Schrägflächenanordnung an den jeweiligen Eingriffszonen in bezug auf ihre Längsmittelebenen symmetrisch ist

Ebenso kann es zweckmäßig sein, daß die Schrägflächen an der ersten verschiebbaren eingriffszone symmetrisch zu einer zur Nabenachse senkrechten Ebene sind.

Schließlich sieht ein zweckmäßiges Merkmal der Erfindung vor, daß die Schrägflächen an jeweils zwei sich ergänzenden Eingriffszonen in bezug auf bestimmte, senkrecht zur Nabenachse liegende Ebentn bei bestimmter relativer Winkelstellung zueinander symmetrisch sind.

Die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit mehreren erfindungsgemäß ausgebildeten Getriebe-Elementen in Einzelda^rstellung, sowie weitere Ausführungsmöglichkeiten von Schrägflächen an den Kupplungsmitteln im Rahmen der Erfindung, lediglich in schematischer Darstellung. Es stellt im einzelnen dar

F i g. 1 eine Mehrgang-Übersetzungsnabe mit drei Gängen in der Schaltstellung Schnellgang im Längsschnitt.

Fig. 2 den Planetenradträger der Mehrgang-Obersetzungsnabe nach F i g. 1 mit Schrägflächen in A nsicht,

Fig.3 den Planetenradträger gemäß Fig.2 im Längsschnitt.

! i g. 4 eine Kupplungsbuchse in Ansicht,

F i g. 5 die Kupplungsbuchse gemäß F i g. 4 im Längsschnitt,

Fig.6 das Hohlrad des Planetengetriebes nach Fig. I mit zusätzlicher Mitnehmerverzahnung in Ansicht,

F i g. 7 das Hohlrad gemäß F i g. 6 im Längsschnitt mit Abdeckring zur Kupplungsverzahnung,

Fig.8—17 schematisch Ausgestaltungsformen der Schrägflächen an verschiedenen Kupplungselementen, jeweils in den drei Schaltstellungen der Getriebenabe Schnellgang = Fig. ...A₁
I Ing·¹ iiaigste Schaltstellung = Fig. ...B, Normalgang = Fig. ...C.

Dabei zeigt Fij. 8 die Ausführungsfonn der in den Fig. 1—7 dargestellten Nabe mit beiderseitigen Schrägflächen am Planetenradträger,

Fig 9 eine p.ndere günstige Ausführungsform mit beiderseitigen Sc.irägflachen an den Mitnehmerarmen der Kupplungsbuchse,

Fig. 10 Schrägflächen beiderseitig am Planetenträger und an den Mitnehmerarmen,

F i g. 11 Schrägflächen beiderseitig an den Mitnehmerarmen tnd an den Eingriffselementen am Hohlrad.

Fig. \Z Schrägflachen beiderseitig, um 90° gtüreiit, nur an den Mitnehmerarmen,

Fig. 13 Schrägflächen einseitig am Planetenradträ-

• gerund an den Mitnehmerarmen,

Fig. 14 Schrägflächen einseitig sowohl am Planetenradträger als auch an den Mitnehmerarmen, um 90° gedreht.

Fig. 15 Schrägflächen einseitig und mit geringerer Ausdehnung am Planetenradträger sowie beidseitig an den Mitnehmerarmen, um 90° gedreht,

Fig. 16 Schrägflächen einseitig an den Mitnehmerarmen und einseitig an den Kupplungselementen des Hohlrades,

Fig. 17 Schrägflächen beiderseitig an den Mitnehmerarmen und einseitig mit geringerer Erstreckung an den Kupplungselementen des Hohlrades.

Die in den F i g. I bis 7 dargestellte Mehrgang-Nabe mit Rücktritt-Bremseinrichtung ist eine Dreigang-Nabe ts mit Rücktrittbremse. Die Nabe weist einen Antreiber I mit einem Kettenzahnkranz 2 auf. Der Antreiber I ist über ein Kugellager auf einer Nabenachse 3 gelagert, und dient seinerseits als Innenring eines Kugellagers, auf dem eine Nabenhülse 4 gelagert ist. Diese Nabenhülse 4 ist axial gegenüber auf einem Festkonus 5 gelagert. Im Inneren der Nabenhülse 4 befindet sich ein Planetengetriebe, Kupplungsmittel zwischen diesem Planetengetriebe und der Nabenhülse, sowie eine durch Rückwärtstreten zu betätigende Bremse.

Die Erfindung befaßt sich im wesentlichen mit der Ausgestaltung der Kupplungsmittel zwischen Antreiber und Planetengetriebe sowie damit zusammenhängend verschiedener Elemente des Planetengetriebes selbst. Die Kupplungsmittel zwischen Planetengetriebe und Nabenhülse sowie die Rücktrittbremse werden demgegenüber weniger ausführlich erläutert.

Das Planetengetriebe besteht aus dem Hohlrad 6, dem Planetenradträger 7 mit eingesetzten Planetenradachsen 8 sowie darauf frei drehbar gelagerten Planetenrädern 9. Das zugehörige Sonnenrad 10 ist auf der Nabenachse 3 drehfest, während das Hohlrad 6 in der Nabenhülse 4 lose drehbar angeordnet ist. Ebenso ist auch der Planetenradträger 7 auf der Nabenachse 3 lose drehbar, jedoch axial festgelegt angebracht.

Die Kupplungsmittel zwischen dem Antreiber 1 und dem Planetenradträger 7 bzw. dem Hohlrad 6 des Planetengetriebes bestehen im wesentlichen aus der Kupplungsbuchse 11, die antreiberseitig eine außen vorgesehene Mitnahmeverzahnung 12 und getriebeseitig einen Kranz von radialen, gleichmäßig verteilten Mitnehmerarmen 13 aufweist. Diese Kupplungsbuchse 11 ist einerseits drehbar auf der Nabenachse 3 angeordnet und andererseits auf dieser axial verschiebbar mittels eines Schubklotzes 14 und einer in der hohl so gebohrten Nabenachse 3 zentralen Zugstange 15 mit nach außen geführter Kette. Durch Verschiebung des Schubklotzes 14 über die Zugstange 15 können wahlweise die Schaltstellungen des hier vorgesehenen Dreigang-Übersetzungsgetriebes eingestellt werden, nämlich Schnellgang, Normalgang und Berggang.

Die Kupplungsbuchse 11 steht dabei ständig mit ihrer Mitnahmeverzahnung 12 in Eingriff mit einer Innenverzahnung 16 des Antreibers 1, die eine dem Verschiebeweg der Kupplungsbuchse 11 entsprechende axiale Länge aufweist Andererseits kann die Kupplungsbuchse 11 mit ihren Mitnehmerarmen 13 wechselweise mit dem Planetenradträger 7 oder dem Hohlrad 6 in drehfe: e Verbindung gebracht werden. Dazu sind am in F i g. i )zw. 3 rechten Ende des Fianetenradträgers 7 axial gerichtete Nuten 17 über den Umfang verteilt und passend zum Eingriff seitens der Mitnehmerarme 13 vorgesehen, zwischen denen Vorsprünge 18 in Art einer Klauenkupplung axial herausragen. Diese Vorsprünge 18 zeigen an der Spitze allseitige Schrägflächen, die insbesondere die F i g. 2 und 3 erkennen lassen. Besonders groß sind dabei die beiderseitigen Schrägflächen 18a jedes Vorsprunges 18 in Umfangsrichtung. Das mit der Kupplungsbuchse 11 wechselweise kuppelbare Hohlrad 6 weist in seinem in den F i g. 1,6 und 7 rechten Randteil sternförmige Aussparungen 19 auf, passend mit entsprechendem Spiel zu den radialen Mitnehmerarmen 13 der Kupplungsbuchse 11. Wie F i g. 1 und insbesondere die F i g. 7 erkennen läßt, ist das Hohlrad 6 seitlich mit einem übergreifenden Abdeckring 33 versehen, wodurch die Aussparungen 19 in F i g. 7 nach rechts, d. h., vom Planetenradträger 7 abgewendet, verschlossen sind. Auf diesen Abdeckring 33 des Hohlrades 6 wirkt eine koaxiale Druckfeder 21, die sich am Antreiber 1 abstützt und derart das Hohlrad 6 in Fig. I nach links zum Anschlag bzw. axialen Eingriff mit seiner Innenverzahnung Z2 in einen mit entsprechender Außenverzahnung 32 versehenen Sperrklinkenträger-Ring 23 bringt, der seinerseits auf dem buchsenförmigen Lageransatz 24 des Planetenradträger 7 drehbar angeordnet ist. Die zugehörigen Sperrklinken 25 des Ringes 23 greifen im Antriebssinn in eine Innenverzahnung 26 der Nabenhülse 4 ein.

Axial neben dem Sperrklinken-Ring 23 ist auf dem Lageransatz 24 ein Bremskonus 27 angeordnet, der über ein rechtsgängiges Flachgewinde 28 mit dem Planetenradträger 7 in Verbindung steht. Dieser Bremskonus 27 trägt seinerseits drehfest Sperrklinken 29, die in die bereits erwähnte Innenverzahnung 26 der Nabenhülse 4, ebenfalls in Antriebssinn, eingreifen. Der Bremskonus 27 ragt teilweise in einen konzentrischen Bremsmantel 30 hinein. Bei Verschiebung des Bremskonus 27 axial nach links durch das FiachgeÄJnds 28 bei Rückwärtsdrehen vom Antreiber her wird der Bremsmantel 30, welcher am Festkonus 5 drehfest angeordnet ist, aufgespreizt und von innen gegen die Nabenhülse 4 gedruckt, wodurch letztere abgebremst wird.

Die in F i g. I dargestellte Mehrgang-Nabe, welche eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Erfindungsgedankens zeigt, befindet sich in der Schaltstellung »Schnellgang«. Der Drehmomentenfluß geht dabei vom Antreiber 1 mit Kettenzahnkranz 2 über die Innenverzahnung 16 auf die Mitnahmeverzahnung 12 der Kupplungsbuchse 11. die unter Wirkung einer Druckfeder 31 ganz nach links geschoben ist und mit den Mitnehmerarmen 13 gegen die Nuten 17 als Eingriffszone des Planetenradträgers 7 eingreift. Dieser treibt über die Planetenräder 9, die am festen Sonnpnrad 10 abrollen, das Hohlrad 6 an, welches dadurch mit größerer Drehzahl als der Antreiber umläuft Der mit dem Hohlrad 6 in dieser Schaltstellung über eine Außenverzahnung 32 axial verbundene Sperrklinken-Ring 23 läuft mit gleicher Drehzahl um. Die darauf befindlichen Sperrklinken 25 treiben die Nabenhülse 4 mit gegenüber dem Antreiber 1 höherer Drehzahl (= Schnellgang) an. — Die auf dem Bremskonus 27 befindlichen Sperrklinken 29, welche ebenfalls in das Innengesperre 26 der Nabenhülse 4 eingreifen und mit dem Bremskonus 27 umlaufen, werden bei vorstehend geschildertem Drehmomentenfluß überholt

Bei Betätigung der Bremse durch Rückwärtsdrehen des Antreibers 1 bleibt der Drehmomentenfluß bis zu dem nunmehr urngekehrt drehenden Planetenradträger 7 der gleiche, die Sperrklinken 25, ebenso die Sperrklinken 29, laufen in der Nichteingriffsdrehrichtung leer unter der Innenverzahnung 26 um. Dabei wird

zugleich der Bremskonus 27 auf dem Lageransatz 24 üuer das Flachgewinde 28 nach links verschoben und spreizt den Bremsmantel 30 innerhalb der Nabenhülse 4 auf.

Zur Wahl der Schaltstcllung »Normalgang« der Mehrgang-Nabe wird mittels Zugstange 15 und Schubklotz 14 die Kupplungsbuchse 11, die eine erste verschiebbare Eingriffszone bildet, in Fig. 1 axial soweit nach rechts gegen die Kraft der Druckfeder 31 verschoben, daß die Mitnehmerarme 13 völlig aus den Nuten 17 des axial festen Planetenradträgers 7, der seinerseits eine unverschiebbare Eingriffszone bildet, herausgleiten und dafür in die etwa sternförmig angeordneten Aussparungen 19 des Hohlrades 6 gebracht we'den. In dieser Schaltstellung bleibt das Hohlrad 6 a>.ial unverschoben. Aufgrund der Möglichkeit, das Hohlrad 6 gegen die Kraft der Druckfeder 21 axial zu verschieben, bildet das Hohlrad 6 eine zweite verschiebbare Eingriffszone irn System der Kuppluneseinrichtungen gemäß der Erfindung. Um das axiale Einschieben der Mitnehmerarme 13 der Kupplungsbuchse 11 bei der axialen Verschiebung zu erleichtern, sind, wie insbesondere die F i g. 4 und 6 erkennen lassen, an der Kupplungsbuchse 11 lediglich drei Mitnehmerarme, am Hohlrad 6 demgegenüber neun etwas breitere Aussparungen 19 sternförmig vorgesehen. Die vorerwähnte Verschiebung der Kupplungsbuchse 11 erfolgt bis zum Anschlag der Mitnehmerarme 13 von links an den Abdeckring 33 am Hohlrad 6. welches seinerseits dabei aber in der in Fig. 1 erkennbaren Position zum Ge'.iebe selbst verbleibt. Mit dieser axialen Verschiebung der Kupplungsbuchse Il wird die unmittelbare Verbindung derselben mit dem Planetenradträger 7 getrennt, die Mitnehmerarme 13 sind völlig aus dem Bereich der axialen Vorsprünge 18 des Planetenradträgers 7 gerückt. Der Drehmomentenfluß geht nunmehr vom Antreiber 1 über die Verzahnungen 16 und 12 auf die Kupplungsbuchse 11, von dieser über die Mitnehmerarme 13 auf die Aussparungen 19 im Hohlrad 6, welches seinerseits axial unverändert stehengeblieben ist und aufgrund des aufrecht erhaltenen axialen Eingriffs mit dem Sperrklinken-Ring 23 die darauf befindlichen Sperrklinken 25 mit der Drehzahl des Antreibers 1 antreibt, wodurch dann die Nabenhülse 4 nunmehr im Normalgang getrieben wird. Zugleich werden über das Hohlrad 6 die Planetenräder 9 angetrieben, welche, am festen Sonnenrad 10 abrollend, den Planetenradträger 7 antreiben. Die auf diesem angeordneten weiteren Sperrklinken 29 laufen entsprechend der Drehzahl des Planetenradträgers 7 langsamer um und werden von der Nabenhülse 4 überholt.

Wenn bei dieser Schaltstellung »Normalgang« durch Rückwärtstreten gebremst werden soll, wird bei unveränderter Kupplungsverbindung nunmehr der Planetenradträger 7 von den Planetenrädern 9 rückwärtsgedreht wodurch über das Flachgewinde 28 jetzt der Bremskonus 27 axial nach links bewegt wird und in der breits beschriebenen Weise eine Bremsung der Nabenhülse 4 erfolgt Die beim Vorwärtstreten wirksamen Sperrldinken 25 werden vom Hohlrad 6 gegen seine Eingriffsrichtung gedreht ebenso die Sperrklinken 29, die damit ebenfalls außer Eingriff mit der Nabenhülse 4 kommen.

Zur Schaltstellung »Berggang« wird über die Schaltzugelemente (Schubklotz 14 und Zugstange 15) die Kupplungsbuchse 11 gegen die Druckfeder 31 in F i g. 1 ganz nach rechts gezogen bis zum Anschlag gegen den Antreiber 1. Dabei wird durch die Kupplungsbuchse 11, welche in der vorherigen Schaltstellung »Normalgang« mit den Mitnehmerarmen 13 bereits völlig in die entsprechenden Aussparungen 19 des Hohlrades 6 eingefahren und an dessen Abdeckring 33 zur Anlage kam, nunmehr auch das Hohlrad 6 selbst gegen die Druckfeder 21 bis zur Anlage am Antreiber 1 axial nach rechts verschoben. Dadurch wird die bisher bestehende axiale Kupplungsverbindung des Hohlrades 6 mit dem Sperrklinken-Ring 23 über dessen Außenverzahnung 32 gelöst, in Richtung des Drehmomentenflusses zur Nabenhülse 4 hin stehen mit dem Hohlrad 6 nur noch die Planetenräder 9 in Eingriff. Der Drehmomentenfluß geht nun vom Antreiber 1 über die Kupplungsbuchse 11 mit den Mitnehmerarmen 13 auf die Aussparungen 19 des Hohlrades 6, welches über die Planetenräder 9 nur den Planetenradträger 7 mit verminderter Drehzahl antreibt, der seinerseits über die Sperrklinken 29 auf dem Bremskonus 27 mit zwischengeschaltetem Flachgewinde 28 die Nabenhülse 4 antreibt. Die Sperrklinken 25 stehen nicht in fcingrilf und werden überholt.

Beim Bremsvorgang kehrt sich die Drehrichtung um. wodurch bei unveränderter Drehmomentenübertragung das Flachgewinde 28 auf dem Lageransatz 24 des Planetenradträgers 7 nunmehr den Bremskonus 27 axial nach links verschiebt und dadurch den Bremsmantel 30 zur Bremsung der Nabenhülse 4 aufspreizt.

Wie vorstehend geschildert, bleibt bei Umschaltung vom »Normalgang« auf den »Berggang« und entsprechend auch umgekehrt die formschlüssige Verbindung zwischen Antreiber 1 und Kupplungsbuchse 11 und Planetenradträger 7 über das Hohlrad 6 ständig erhalten, sowohl beim Fahrantrieb als auch beim Bremsen. Im Umschaltbereich vom »Schnellgang« zum »Normalgang« ist dieser ständige Formschluß jedoch nicht gegeben, um gleichzeitigen Eingriff der Kupplungsbuchse 11 mit dem Planetenradträger 7 und gleichzeitig auch mit dem Hohlrad 6 zu vermeiden, da er zu Funktionsstörungen führen könnte. Um nun dennoch unbeeinflußt von diesen beiden Schaltstellungen eine ständige Bremsbereitschaft der Mehrgang-Nabe zu erhalten, sind in demjenigen Schaltbereich, in welchem, wie vorstehend erläutert, übergangsweise kein Formschluß besteht, axial wirkende Schrägflächen an mindestens einem Kupplungselement vorgesehen. Die zum Übergang in eine benachbarte Schaltstellung nötige Axialverschiebung der Kupplungselemente wird mittels der erfindungsgemäß ausgestalteten Schrägflächen während des Bremsvorganges durch relative Drehbewegung der Kupplungselemente zueinander bewirkt.

Von den zahlreichen Möglichkeiten, Schrägflächen an Kupplungselementen vorzusehen, wird zunächst eine besonders günstige Ausführungsform anhand der vorstehend geschilderten Mehrgang-Nabe gemäß F i g. 1 bis 7 beschrieben. Weitere vorteilhafte Ausführungsmöglichkeiten derartiger Schrägflächen werden anschließend anhand weiterer Figuren schematisch gezeigt

Die schematischen Darstellungen, beginnend mit der Figurengruppe 8A bis 8C, gründen sich auf eine Einzelheit (X) im Bereich der Kupplungselemente Planetenradträger 7 mit Klauenkupplungselementen 17 bzw. 18 und 18a, die »axial unverschiebbare Eingriffszonen« definieren, Kupplungsbuchse 11 als »erste axial verschiebbare Eingriffszonc« und Hohlrad 6 als »zweite axial verschiebbare Eingriffszone«. In den schematischen Darstellungen sind die Kupplungselemente nur

mit den zum Eingriff gelangenden Teilen wiedergegeben. Die in F i g. 1 verwendeten BezugszeirHen sind entsprechend auch bei der schematischen Darstellung der erfindungsgemäß ausgestalteten Kupplungselemente in den F i g. 8A bis 8C verwendet. F i g. 8A zeigt dabei 5 die Schnellgangstellung der Schaltnabe gemäß Fig. 1, F i g. 8B eine Zwischenschaltstellung und F i g. 8C die Normalschalts'ellung.

Der Planet«i\radträger 7 nimmt in der einen hier gezeigten Nut 17 einen Mitnehmerarm 13 der koaxialen Kupplungsbuchse 11 auf. Deutlich ist dabei die Ausgestaltung dieser Nut 17 zu erkennen, die mit den •xialen Vorsprüngen 18 eine axial feste Eingriffszone bildet. An den Vorsprüngen 18 sind beiderseitig in Umfangsrichtung Schrägflächen 18a vorgesehen, zweckmäßig unter einem Winkel von etwa 45° zur Verschiebeachse der Kupplungsbuchse. Diese Schrägflächen erstrecken sich im Ausführungsbeispiel jedoch nur über einen Teil der Tiefe der gesamten Eingriffszone, die sich hier vom Cjrund der Nut i/ über die Schrägflächen 18a bis zur rechtgelegenen Außenkante der Vorsprünge 18 erstreckt. Zweckmäßig sind die Mitnehmerarme 13 in ihrer axialen Breite etwas geringer bemessen als die axiale Erstreckung der Schrägflächen 18a. Axial neben dem Planetenradträger 7 mit den Nuten 17 ist das Hohlrad 6 mit dem Abdeck-Ring 33 schematisch dargestellt. Vom Hohlrad lind die Aussparungen 19 und die dazwischen stehengebliebenen radialen Vorsprünge 20 zu erkennen. Das Hohlrad 6, 33 bildet hier eine zweite, gegen eine Rückstellkraft (Druckfeder 21) verschiebbare Eingriffstone. Ferner ist zu erkennen, daß die Eingriffszone, gebildet durch die Nuten 17 bzw. Vorsprünge 18 mit Schrägflächen 18a am Planetenradträger größer ist als ihr axialer Abstand von dem Hohlrad 6, 33 irr hier gezeigten Ruhezustand dieser zweiten verschiebbaren Eingriffszone.

F i g. 8B stellt eine Schaltstellung des Planetenradtrbgers 7 mit Nuten 17 und der Kupplungsbuchse 11 sowie des Hohlrades 6, 33 im Zeitpunkt des Umschaltens zwischen Schnell- und Normalgang dar. Die Kupplungsbuchse 11 mit den Mitnehmerarmen 13 ist weder im Planetenradträger noch im Hohlrad im Eingriff. Wie diese Fig. 8B erkennen läßt, liegt eine sehr ungünstige Schaltstellung vor, sowohl zur Bremsfunktion als auch zur Antribsfunktion. In dieser Schaltstellung werden die erfindungsgemäß ausgebildeten Schrägflächen 18a wirksam, indem die Mitnehmerarme 13 infolge der Drehung der Kupplungsbuchse 11 seitens des Antreibers 1 von der in der Figur obengelegenen Schrägfläche 18a abgewiesen und zum Hchlrad hingedrängt werden. Letzteres läuft aufgrund der Kupplung über die Planetenräder mit größerer Geschwindigkeit als der Planetenradträger bzw. der Mitnehmerarm und so kann der Mitnehmerarm 13 in die nächste Aussparung 19 am Hohlrad 6 hineingleiten, wodurch nach sehr kurzer Zeit anstelle der vorherigen ungünstigen Schaltstellung nunmehr eine sichere drehfeste Schaltstellung im Normalgang erreicht wird (Fig. 8C). Ir. dieser s: hemati sehen Fig.8 ist, wie auch in den übrigen Fig.9 bis 17, jeweils die Antriebsrichtung der Kupplungsbuchse in der Figur nach oben gerichtet, während dementsprechend die Bremsrichtung nach unten geht In den erwäl nten Figuren ist der Betriebszustand »antreibend dargestellt

Nach Erreichen der forrnschlüssigen Kupplungsverbindung ist die Druckfeder 31 auf der Nabenachse 3 außerstande, diese vorstehend geschilderte Formschlußkupplung zu trennen, bis der Antreiber wieder entlastet wird. Entsprechend wird aufgrund der in beide Richtungen, nämlich Antriebs- bzw. Brensrichtung weisenden Schrägflächen 18a beiderseitig der Aussparungen 19 im Planetenradträger 7 bei Rückwärtsbewegen des Antreibers eine Formschlußkupplung zwecks Einleiten der Bremsung bewirkt. Das besagt, daß beim Rückwärtstreten ohne weiteres Zutun auch aus der geschilderten und aufzeigten ungünstigen Schaltstellung heraus ein Bremsvorgang zuverlässig eingeleitet wird.

In der F i g. 9A bis 9C und den folgenden ist bei der schematischen Darstellung der Kupplungselemente, die analog dem bereits beschriebenen Beispiel nach F i g. 8 angeordnet sind, jeder Bauteil jeweils mit einer um den Zahlen wert 100 erhöhten Bezugsziffer versehen.

Die F i g. 9A bis 9C zeigen eine weitere sehr günstig.; Form für die Ausgestaltung der Nuten 117 in Planetenradträger 107, der Mitnehmerarme 113 an der Kuppiungsbuchse i i i sowie des Kumrudt» 106/133 ΓΓιίί den Aussparungen 119. Hierin Fig. 9 ist die Nut 117 auf der gesamten Tiefe parallelwandig, während Schrägflächen ausschließlich beiderseitig an den Mitnehmerarmen 113 der Kupplungsbuchse 111 vorgesehen sind. Die Funktion dieser Ausführungsform ist die gleiche, wie bei der F i g. 8A bis 8C geschildert, d. ti., die beiderseitig vorgesehenen Schrägflächen 113a am Mitnehmerarm 113 sind in beiden Drehrichtungen des Antreibers wirksam. Auch in diesem Beispiel erstrecken sich die Schrägflächen 113a nur über einen Teil der Länge einer Eingriffszone und sind dabei symmetrisch zu einer Längsmittelachse dieser Eingriffszone. Die Eingriffszone selbst ist größer als der axiale Abstand einer unverschiebbaren Eingriffszone von der zweiten verschiebbaren Eingriffszone im Ruhezustand.

Fig. IOA bis IOC zeigt eine Ausführangsform der Kupplungslemente, bei welcher die zur Erzielung der von der Schaltstellung des Antriebes unbeeinflußten Bremsfunktion vorgesehenen Schrägflächen 213a bzw. 218 a sowohl an den Mitnehmerarmen 213 als auch an den Mitnehmernuten 217 des Planetenradträgers 207 angebracht sind. Diese Schrägflächen sind gleichfalls in beiden Drehrichtungen des Antriebs wirksam, d. h„ für den Brems- und den Antriebsvorgang. Auch hier sind die Schrägflächen in bezug auf die Längsmittelebene symmetrisch vorgesehen. Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform entspricht der bereits bei F i g. 8A bis 8C geschilderten.

F i g. 11A bis 11C zeigt eine Ausführungsform der Kupplungselemente mit an mehreren Elementen vorgesehenen Schrägflächen. Einerseits sind solche Schrägflächen 313a an den Mitnehmerarmen 313 einer Kupplungsbuchse 311. und andererseits an den radialen Vorsprüngen 320 des Hohlrades 306, jeweils um etwa 45° geneigt gegen die Längsmittelachse und nur auf einem Teil der axialen Ausdehnung der Eingriffszone, vorgesehen. Die Mitnehmernuten 317 im Planetenradträger 307 sind geradflankig ausgebildet Im Ruhezustand des Hohlrades 306 als zweiter verschiebbarer Eingriffs?!-·^ grenzt dieses unmittelbar an die unverschiebbare Eingriffszone (Pianelenradträger O^ r.*i Nuten 317) an. Bei Erreichen der ungünstigsten Schaltstellung (Fig. HB) verschiebt sich infolge der Wirkung der aufeinandertreffenden Schrägflächen das Hohlrad 306 entsprechend der Länge der ersten verschiebbaren Eingriffszone exial nach rechts, bis der Mitnehmerarm 313 in die nächste von den Mitnehmervorsprüngen des Hohlrades gebildete Lücke 319

ciiilalicn kann. Nachdem dieser stabile Kupplungszustand erreicht wird, kann sich un'er der Wirkung der bei rlieseni Vorgang gespannten koaxialen Druckfeder das Hohlrad ~06 wieder in die Ruhelage nach links \crschieben(Fi g. I IC).

Fig. 12A bis 12C zeigt eine Ausführungsforr.i mit lediglich an den Milnehmerarmen 413 einer Kupplungsbuchse 411 vorgesehenen Schrägflächen 413a. die dabei in bezug auf eine zur Nabenachse 3 senkrecht stehende Ebene symmetrisch ausgebildet sind. Mittels dieser in axialer Richtung beiderseitig vorgesehenen Schrägflächen 413a läßt sich auch aus der in F i g. 12B gezeigten ungünstigen Schaltstellung heraus zuverlässig ein Eingriff in das Hohlrad 406 erreichen (F i g. 12C), indem durch die bei dem Antriebsvorgang bzw. Bremsvorgang bewirkte re' jtive Drehbewegung der Hohlradkupplungselemente hier ein Eingriff der Mitnehmerarme 413 in die nächste Kupplungsaussparung des Hohlrades 406 erreicht wird. Aus dieser mit nur geringem Kupplungsspiel und pinem zusätzlichen kleinen Verdrehweg erreichten sicheren Schaltstellung ist dann der Bremsvorgang zu¹, irlässig durchführbar.

Fig. I3A bis I3C zeigt eine Ausführungsform, bei welcher Schrägflächen 518a einseitig einerseits in Antriebsrichtung am Planetenradträger 507 und andererseits Schrägflächen 520a einseitig in Bremsrichtung an den radialen Vorsprüngen 520 des Hohlrades 506 als zwei sich ergänzende Eingriffszonen vorgesehen sind, derart, daß die Schrägflächen in bezug auf bestimmte, senkrecht zur Nabenachse liegende Ebenen dann zueinander symmetrisch sind, wenn die beiden Kupplungselemente, nämlich der Planetenradträger 507 und das Hohlrad 506, eine bestimmte relative Winkelstellung zueinander einnehmen. Die dazwischenliegende Kupplungsbuchse 511 hat hier im Querschnitt rechtwinklige Mitnehmerarme 513. Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform ist entsprechend der bereits geschilderten Ausführungsform nach F i g. 12.

Fig. 14A bis I4C stellt eine Ausführungsform schematisch dar. bei welcher einseitige Schrägflächen 618a am Planetenradträger 607 sowie Schrägflächen 613a einseitig am Mitnehmerearm 613 der Kupplungsbuchse 611 vorgesehen sind. Die Schrägflächen 618a sind ebenso wie die Schrägflächen 613a in Antriebsrichtung gerichtet. Die radialen Vorsprünge 620 des Hohlrades 606 weisen hier rechteckigen Querschnitt auf. Auch in dieser Ausführungsform wird durch das Zusammenwirken der einseitig vorgesehenen Schrägflächen auch aus der ungünstigsten Schaltstellung (Fig. 14B) heraus ein zuverlässiger Eingriff der Mitnehmerarme 613 im Hohlrad 606 erzielt, wodurch unmittelbar die Brernsfunkfan der Nabe gesichert ist.

Fig. 15A bis \ZC .-:eigt eine weitere AusiührurigUorm mit erfindungsgemäß vorgesehenen Schrägflächen an den Kupplungselementen, wobei am Planetenradträger 707 in Antriebsrichtung einseitige Schrägflächen 718a und an den Mitnehmerarmen 713 axial beiderseitige Schrägflächen 713j vorgesehrn iiiid. Die radialen Vorspringe 720 des hohlrades 706 haben rechtpckige Gcsvlt. Mittels dieser für sich in der Ausdehnung geringer bemessenen Schrägflächen 713a L'.w. 718a ist es auch in dieser Ausführung ruöglich, aus einer ungünstigen Schaltstellung (Fig. 15B) den Miuiehmer ίο 713 der Kupplungsbuchse 711 in eine- Aussparung 719 des Hohlrades 706 in Eingriff zu bringen, wodurch die Bremsbereitschaft der Nabe hergestellt wird. Die in ihrer Ausdehnung gering bemessenen jeweiligen Schrägflächen ergänzen sich dabei in der Abwciswirkung. wodurch auch hier das Hohlrad 706 vorübergehend aus der Ruhelage axial nach rechts verschoben wird.

Fig. 16A bis I6C zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher die Schrägflächen 813a einseitig in Antriebsrichtung an den Mitnehmerarmen 813 der Kupplungsbuchse 811 vorgesehen sind, während die Nuten 817 im Planetenradträger 807 rechtwinklige Gestalt haben. Dafür sind jedoch die Vorsprünge 820 des Hohlrades 806 mit der Bremsrichtung entsprechenden Schrägflächen 82Oa versehen. Diese Schrägflächv:n 813a bzw. 820a bewirken im Zusammenwirken auch aus einer sehr ungünstigen Schaltstellung (F i g. 16B) heraus die Herstellung einer zuverlässigen Kupplungsverbindung gemäß Fig. 16C, wobei das Hohlrad 806 zwischenzeitlich bis zur Gewinnung der Eingriffsstellung gemäß Fig. 16C axial verschoben wurde. Wie die Figuren erkennen lassen, ist am Mitnehmerarm 813 die Schrägfläche 813a nur einseitig vorgesehen, dementsprechend ist die damit zusammenwirkende Schrägfläehe 820a am Hohlrad 806 verhältnismäßig groß ausgebildet.

Fig. 17A bis 17C zeigt nun eine letzte Ausführungsform von erfindungsgemäßen Schrägflächen an den Kupplungselementen einer Mehrgang-Getriebenabe. bei welcher die am Planetenradträger 907 vorgesehene Schrägfläche 918a verhältnismäßig gering in ihrer Ausdehnung ist. Ebenso von geringer Ausdehnung sind die axial beiderseitigen Schrägflächen 913a am Mitnehmerarm 913 der Kupplungsbuchse 911. An den radialen Vorsprüngen 920 des Hohlrades 906 sind eh Pfeils in ihrer Ausdehnung gering bemessene Schrägflächsn 920a in Bremsrichtung wirkend angebracht. Auch mit dieser Ausführungsform von Schrägflächen an allen drei beteiligten Kupplungselementen des Systems läßt sich aus einer sehr ungünstigen Schaltstellung (Fig. 17B) heraus unter zeitweiligem axia^n Verschieben des Hohlrades 906 eine zuverlässige Kupplungsstellung gemäß F i g. 17C erreichen, wodurch der Bremsvorgang gesichert ist.

Hierzu 6 Blatt ZeichnuriRen

Claims

Patentansprüche:

1 Mehrgang-Nabe mit Rücktritt-Bremseinrichtung, mit einer Nabenachse (3), darauf drehbar gelagerten Teilen, nämlich Antreiber (1) und Nabenhülse (4), einem Planetengetriebe (6 bis 10) zwischen Antreiber (1) und Nabenhülse (4), schaltbaren Kupplungseinrichtungen (7, 17, 18; 11, \s) zwischen Antreiber (1) und Planetengetriebe (6 bis 10) bzw. zwischen Planetengetriebe (6 bis 10) und to Nabenhülse (4), wobei mindestens eine dieser Kupplungseinrichtungen (7; 11) in Art einer Klauenbzw Zahnkupplung (17,18; 13) ausgebildet ist, diese Kupplung axial unverschiebbare (17, 18) und axial verschiebbare Eingriffszonen aufweist, wobei eine is erste verschiebbare Eingriffszone (an 13) mit einer Schalteinrichtung (H, 14, 15, 31) gekoppelt ,st und Schrägflächen (18a;an den Eingnffszonen (an 17,18) vorgesehen sind. die. abhängig von auftretenden Umfangskräfi-n. eine Beeinflussung des Eingnffszu-,tandef der Kopplung (7. 17 18; 11. 13) bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß aie Scnmgtlächen an den beteiligten Kupplungselementen sich nur über einen Teil der axialen Länge mindestens einer Eingriffszone erstrecken, wie an sich bekannt eine zweite, gegen die Rückstellkraft einer Druckfeder (21) verschiebbare Eing.-iffszone (an 19) vorgesehen ist und die Eingriffszone größer ist als der axiale Abstand einer unverschiebbaren Eingriffszone (an 17. 18) von der zweiten verschiebbaren

Eingriffszone fan 19) im Ruhezustand (vgl. F1 g. 1 bis

2 Menrgsng-Nabe iach / lspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägflächen (113a. 213a. 313a. 413a; 613a. 713a. 8i3a. <?=3a,l w.e an sich bekannt, an der ersten verschiebbaren Eingriffszone (an 113.213,313.413; 613.713.813,913) angeordnet sind(Fig.9bis12;14bisI7).

3 Mehrgang-Nabe nach Anspruch 1 und/oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägflächen (18aA wie an sich bekannt an der unverschiebbaren Eingriffszone (an 17.18) vorgesehen sind (F 1 g. I bis